完整版混凝土结构设计原理课程设计——单向板肋梁楼盖设计计算书

1、?混凝土结构设计原理课程设计?计算书一、设计资料1、建筑尺寸：纵向跨度L1=2160mm ,横向跨度L2=2400mm.柱截面尺寸： 400mmX400mm.2、楼面做法：水磨石面层,钢筋混凝土现浇板,20mm石灰砂浆抹底.3、材料：混凝土强度等级为 030,梁、板受力钢筋采用 HRB400级钢筋,梁箍筋、板构 造筋采用HRB335级钢筋.4、荷载：钢筋混凝土重度 25KN/m3 ,舞厅标准值4.0KN/m2,恒荷载分项系数为1.2,活 荷载分项系数为1.4.、楼盖的结构平面布置主梁沿横向布置,次梁沿纵向布置.主梁的跨度为5.4m,次梁的跨度为6m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为1.8m,

2、 l02/l01=6/1.8=3.3> 3,故按单向板设计.按跨高比条件,要求板厚 hm800/40=45mm ,对跨度大于等于1500mm ,民用建筑楼板,h> 60mm 故取板厚 h=60mm.次梁截面高度应满足h=l0/1810/12=6000/186000/12=333500mm .故截面高度取为 h=450mm ,截面宽度 b=(1/31/2)h=150225mm ,故取 b为 b=200mm.主梁的截面高度应满足 h=l0/1510/10=5400/155400/10=360540mm ,取h=500mm.截面 宽度 b=(1/31/2)h=167250mm ,故取 b

3、为=250mm.楼盖建筑平面及楼盖结构布置平面图见附图1、附图2.三、板的设计(按塑性内力重分布计算)如楼盖结构布置平面图轴线、的板属于端区格单向板；轴线的板属于中间区格单元板.1、荷载计算板的永久荷载标准值：水磨石面层60 mm钢筋混凝土板20mm石灰砂浆小计板的可变荷载标准值0.65kN/m2-20.06 25=1.5kN/ m20.02X 17=0.34 kN/ m2.49kN/m 24.0kN/ m2永久荷载设计值g=2.49 X 1.2=2.988 kN/ m 2口受柿载设计值2q=4.0X 1.4=5.6kN/ mg+ q=8.588kN/m 2近似取为 g+q=8.6kN/m 2

4、2、计算简图次梁截面为200mm x 450mm ,现浇板在墙上的支承长度不小于120mm,取板在墙上的支承长度为120mm.按塑性内力重分布设计,板的计算跨度：边跨 l0=in+ h/2=1800 200/2-120+ 60/2=1610mm<l - a/2=1640mm ,取 l°=1610mm中间跨 10= in =1800 200=1600mm因跨度相差小于10%,可按等跨连续板计算,取五跨.取1m宽板带作为计算单元,从左到右节点编号依次为 A,B,C.C,B,A .单元中点处的编号1, 2, 3, 2, 1.计算简图为：g-bq-8.6KN/M"R弋玲,餐*

5、中、弋才 L61., 1600 1 18.口、十 任1口 ,3、弯矩设计值由调幅法,查表11-1可查得,板的弯矩系数 a m分别为:支承情况截 面 位置端支座边跨支 座离端第一支座离端第二跨 中中间支 座中间跨 中A1B2C3梁板搁支在墙 上01/11两跨连续：-1/10 三跨以上连续：-1/111/16-1/141/16板与梁整 浇连接-1/161/14梁-1/24梁与柱整浇连 接-1/161/14故：M1= Mb= (g+q) 102/11=8.6 幡12/11= 2.02kN m -Mc= (g + q) 102/14=-8.6 1 洸2/14= -1.57kN m -M2= (g+q)

6、 102/16=8.6 K62/16=1.376kN m这是对端区单向板而言的,对中间区格单向板,其Mc=-1.57 /8=-1.256kN m M2=0.8 M.376=1.1kN m4、正截面受弯承载力计算环境类别为一级,C30混凝土,板的最小保护层厚度c=15mm.板厚60mm , ho=60-20=40mm ;板宽 b=1000mm.C30混凝土, ai=1.0, fc=14.3N/mm 2 ； HRB400 钢筋, fy=360N/mm2.那么板的配筋计算的过程如下表.板的配筋计算截 面1B2C弯矩设计值(KN m)2.02-2.021.376-1.57 , 2、c(s =M /(&

7、#171;i fcbh0 )0.0880.0880.0600.069-=1- Ji - 240.0920.0920.0620.071轴线避,计算配筋A =ibhofc / fy146.2146.298.51112.81实际配筋(mm2)亚 6190As =149韭 6190As =149口 6190As =149变6190As =149轴线冠计算配筋As = ebh05 fc /fy146.2146.20.8*98.51=78.80.8*112.81=90.2实际配筋(mm2)中 6160As =177 5/6160As =123 /177讣 6160As =123弟 5160As =123计

8、算结果说明,支座截面的七均小于0.35,符合塑性内力重分布原那么；As/bh=123/(1000X 60)=0.205%,此值大于0.45ft./fy=0.l8%,同时大于0.2%,满足最小配筋率的要求.5、确定各种构造钢筋：分布筋选用生6250.嵌入墙内的板面附加钢筋选用 生6200.垂直于主梁的板面附加钢筋选用 生8200.板角构造钢筋：选用生6200,双向配置板四角的上部.6、板的配筋见图纸.四、次梁设计按考虑塑性内力重分布设计.根据实际使用情况,楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑 梁附属面积的荷载折减.1、荷载设计值永久荷载设计值板传来永久荷载2.988 1.8=5.39KN/m次梁自重

9、0.2 X(0.45-0.06) X25M.2=2.34KN/m次梁粉刷0.02 X( 0.5-0.06) X2X17X1.2=0.33KN/m小计g=8.05KN/m可变荷载设计值q=5.6 M.8=10.08KN/m荷载总设计值g+q=18.13KN/m2、计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm.主梁截面为250mm 500mm.计算跨度：边跨 10 =ln+a/ 2 =6900-120-350/2+240/2=5875mm<1.025 ln =1.025 5755=5898.875,取10=5875mm中间跨 l° = ln =6000 - 250=5750mm因跨度

10、相差小于10% ,可按等跨度连续梁计算.次梁的计算简图如g + q = 18.13KN/M令令己令令才 5750# 575.1 5875才3、内力计算由表11-1、11-3可分别查得弯矩系数和剪力系数.弯矩设计值：1B2Ca1/11-1/111/16-1/14一,、,2M =Wg +q)l0 (kN m)111 m18.13m5.8752= 56.89_1. 11x18.13x5 .8752=-56.89116M18.13 m5.752 =37.46-1 / 14M18.13M5.752= 42.82剪力设计值:ABlBrCa0.450.600.550.55V =Wg +q)ln0.45X18

11、.13X5.7550.60X18.13X5.7550.55X18.13X5.7500.55X18.13X5.750(kN)= 46.95= 62.6=57.34=57.344、承载力计算1 正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算时,各支座计算按矩形截面,跨内按T形截面计算,翼缘宽度取 bf = 10 /3 =5875/3=1958.3mm ；又 b'f = b + sn =200+1800- 200 = 1800mm,故取., bf=1800mm .各截面纵向钢肋均布置一排.环境类别一级,C30混凝土,梁的最小保护层厚度c=20mm.一排纵向钢筋 h0 =450-40=410mm .C3

12、0 混凝土, % =1.0,久=1, fc =14.3N /mm2, ft =1.43N / mm2 ；纵向钢筋采用HRB400 钢,fy=360N/ mm2,箍筋采用 HRB335 钢,fyv =300N/mm2.正截面承载力计算过程如表.经判别跨内截面均属于第一类T形截面.截回1B2C弯矩设计值KN.m 56.89-56.8937.46-42.82 .2、% = M /(a 1 fcbh0 )或% =M/(% fcbf 摩)56.89 父106656.89X1037.46 X1066-42.821021M4.3 父200 父410=0.118_ _ 21M14.3M 200M410=0.0

13、891 父14.3 父1800 M4102=0.0131X14.3 X1800X4102=0.00821 =1 _41 -2%0.0130.126<0.350.00870.093<0.35As = Ph.fc / fy或388411.42255.04304.36如3'As =3f h.% fc / fy选配钢筋mm2域16As = 402晚14As = 462雄14As = 308域14As = 308计算结果说明,支座界面的,均小于0.35 ,符合塑性内力重分布的原那么；As /bh =308 /200父450 =0.342% ,此值大于 0.45ft/ fy = 0.4

14、5 1.43/360=0.18%,同 时大于0.2% ,满足最小配筋率的要求.2斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算.验算截面尺寸： 'hw =h0 - hf =410-60=350mm ,因 hw / b = 350/200=1.75<4截面尺寸按下式验算：0.25 Pc fcbh.= 0.25 父 1 M 14.3 父 200 M 410 = 293.15 父 103 N>Vmax=62.6KN,故截面 尺寸满足要求.验算各截面：0.7ftbh0=0.7 X1.43 X200X410=82.02KN >Vmax=62.

15、6KN ,故按构造配置箍 筋,采用6200验算配箍率下限值：Psv, min= 0.24-f- =0.24X1.43/300=0.114%f yv实际配箍率：Rv=56.6/ 200X200 =0.142%>0.114% ,故满足要求.五、主梁设计主梁按弹性方法设计.1、荷载计算值为简化计算,将主梁自重等效为集中荷载.次梁传来的永久荷载8.05 >6=48.3KN主梁自重含粉刷0.5-0.06 0.25 X.8 >25X1.2+0.02 ¥0. 5-0.06 2X1.8 M7X1.2=6.586KN永久荷载设计值G=48.3+6.586=54.89KN可变荷载设计值

16、Q=10.08X6 =60.48KN2、计算简图主梁按连续梁计算,端部支承在砖墙上,支承长度为370mm ;中间支承在400mm< 400mm的混凝土柱上.其计算跨度ln =5400-200-120=5080mm, 因 0.0251n =127mm<a/2=185mm, 取,近似取 l0 =5410mml0=1.025 ln +b/2=1.025 >5080+400/2=5407mm中跨：l0 =5400mm主梁的计算简图如：GGGGGGGG也 I£3 AD 4£#才7T才3、内力设计值及包络图1弯矩设计值弯矩： M= k1Gl0+k2Ql0,式中系数kk

17、2可由附表6-2查得.GA 04M1,max =0.286X60.48 >5.41+0.238 54.89 >5.41=164.25KN mM 3,max =0.222 X60.48 >5.4+0.111 54.89 >5.4=105.40KNm(ii)J 5410 J 540口 J 540口 j 541 口 *M 2,max = 0.111 为4.89 >5.4+0.222 60.48 >5.4=105.40KN m (iii)Q A 0 IT qtQIQiEMB,max =-0.286 54.89 >5.41-0.32160.48 >5,41

18、=-189.96KNmivBA-.Q1Q 1Q4o 3Fo41054M c,max =-0.286 60.48 >5.4-0.191 5<4 >54.89=-150.05KNm2剪力设计值剪力： V= k3G+k,Q,式中系数均查附表6-2相应栏内可得.由i, VA=0.714M 54.89+0.857 X 60.48 =91.02KNmax由iii,VBlH1 =1.286 54.89-1.321 60<48= - 9.3KN bi ,xa由Hi,VBrxm =1.095 54.89+1.274 60.48=137.16KN由iv, Vcl,m =-0.905 54.

19、89-1.190 60<48=-121.65KNVcr,max =0.905 54.89+1.190 60.48=121.65KN3弯矩、剪力包络图弯矩包络图：第1、3跨有可变荷载,第2、4跨没有可变荷载由附表知,支座 城C的弯矩值为：M B =-0.143 60.48 5.41-0.286 54.89 5.41= - 131.72KN mMc=-0.095 60.48 5.4-0.191 5489 5.4=-87.64 KN m Md=-0.143 60.48 5.41-0.286 5*89 5.41=-131.72 KN m-在第1跨内以支座弯矩 M A =0, Mb= -131.7

20、2 KNm的连线为基线,作G=54.89KN ,Q=60.48KN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：1_ _ M 1131 72(G+Q) l0+=- ( 54.89+60.48) £41-皿",=164.144KN m333312 M1131 72(G+Q) l0 + B-=- (54.89+60.48) X5.41-2 X131 ,2 =120.244KN m3333在第2跨内以支座弯矩Mb=-131.72KN m , M C =-87.64KN m的连线为基线,作G=54.89.KN , Q=0的简支弯矩图,得第一个和第二个集中荷载

21、作用点处的弯矩值：1 一 11-Gl0 +M B- (M B M C) = X 54.89 >5.4-117.03= - 18.228KN m3 334 -21Gl 0 + Mb-(Mb -Mc)= - X 54.89 >5.4- (-131.72+44.08 >2/3=117.03 KN m 333在第3跨内以支座弯矩Me =-87.64KN m , M d =-131.72KN.m 连线为基线,作G=54.89KN , Q=,60.48KN的简支弯矩图,得第一个和第二个集中荷载作用点处的弯矩值：1 一一1(G+Q) 10 +MC 十一(MD MC)=105.33KN331

22、 _2-GQ) lo Me -(Md -Me) =90.64KN33在第4跨内以支座弯矩 M D=-131.72KN.m , M E =0连线为基线,作G=54.89KN , Q=,0KN的简支弯矩图,得第一个和第二个集中荷载作用点处的弯矩值：1 11.Gl 0+ -MD= -X 54.89>5.41+2/3>(-131.72)=11.17KN3 33121 -Gl 0-MD= -X 54.89>5.41+1/3><-131.72)=55.08KN333第1、2、4跨有可变荷载,第3跨没有可变荷载Mb=-0.32 1 X5.41 X 60.48-0.286 X 5

23、4.89 X 5.41=-189.96KN mMe=-0.048 X 5.4 X 60.48-0.191 X 54.89 X 5.4=-72.29KN mMd=-0.155 X 5.41 X 60.48-0.286 X 54.89 X 5.41=-135.64KN m各跨的集中荷载处的弯矩值的计算方式与情形相同.因此： 第1跨内第1个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 _ 一 - M 1189.96(G+Q) l0 + B = (54.89+60.48 ) X5.41=326.86KN m3333第2个集中荷载作用点处的弯矩值为：1.Mb12 189.96一(G+Q) l0 + B = (54.8

24、9+60.48 ) X5.41- =81.41KN m3333第2跨内第1个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 一 .1 (G+Q) 10 +Mb-(Mb -Mc)=56.93KN m33第2个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 2 .(G+Q) 10 +M B -(M B -M C)=96.15KN m33第3跨内第1个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 1八G10 + MC + (Md Mc) =5.40KN m33第2个集中荷载作用点处的弯矩值为：1一一 2-Gl0 + Mc + (Md -Mc) =-15.72KN m33第4跨内第1个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 2M d(G+Q) l0 +=

25、117.62KN m33第2个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 (G+Q) l0 + M-D-=162.84KN m 33 第2、4跨有可变荷载,第1、3跨没有可变荷载(与情形相同,各弯矩值可参照情形 得到)第1、4跨没有可变荷载,第2、3跨有可变荷载Mb=-0.095 X5.41 X 60.48-0.286 X 54.89 X 5.41=-116.01KN mMc=-0.286 X 5.4 X 60.48-0.191 X 54.89 X 5.4=-150.02KN mMd=-0.095 X 5.41 X 60.48-0.286 X 54.89 X 5.41=-116.01KN m第1跨内第1个

26、集中荷载作用点处的弯矩值为:1_Mb1116.01-G l0 + B = 一 >54.89 X5.41=60.31KN m33332 116.013=21.64KN m第2个集中荷载作用点处的弯矩值为：11MBi-G l0+ B = >54.89 X5.41-333第2跨内第1个集中荷载作用点处的弯矩值为:1 一一1(G+Q) 10 + M B +-(MC -Mb)=80.32KN m33第2个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 一 .2(G+Q) 10 +M B 十一(MC Mb)=60.89KN m33第3跨内第1个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 一 一、1(G+Q) 10 +M

27、C-(MC M D) =60.98KN m33第2个集中荷载作用点处的弯矩值为：1 一 .2(G+Q) 10 + M C -(MC -M D) =80.32KN m0CCD33第4跨内第1个集中荷载作用点处的弯矩值为：1,2M dGl0 + D=21.64KN m33第2个集中荷载作用点处的弯矩值为：1, M DGl0 + D=60.31KN m33第1、3、4跨有可变荷载,第2跨没有可变荷载与情形相同,各弯矩值可参照情形得到所得弯矩包络图见附图 3剪力包络图：第1跨i 由图i,VAxi =91.02KN过第1个集中荷载后为91.02-54.89-60.48=-24.35KN过第 2个集中荷载

28、后为-24.35-54.89-60.48=-139.72KNii 由图iii VBl max= - 9.3KN ,I max过第1个集中荷载后为-9.3+54.89+60.48=106.07KN过第 2个集中荷载后为 106.07+54.89+60.48=221.44KNiii 由图iv v =-0.095 60.48+0.714 >54.89=33.45 KN A过第1个集中荷载后为33.45-54.89=-21.44KN过第2个集中荷载后为-21.44-54.89=-76.33KN第2跨i 由图iii VBr,max=137.16KN过第1个集中荷载后为 137.16-54.89-6

29、0.48=21.79KN过第2个集中荷载后为21.79-54.89-60.48=-93.58KNii 由图i Vbp =0.048 60.48+1.095 54.89=63KN过第1个集中荷载后为 63-54.89=8.11KN过第2个集中荷载后为8.11-54.89=-46.78KNiii 由图iv Vci, max =-121.65KN过第1个集中荷载后为-6.28KN过第2个集中荷载后为109.09KN第3跨i 由图iv Ver, max = = 1.190 60.48+0.905 54.89=121.65KN过第1个集中荷载后为 121.65-54.89-60.48=6.28KN过第2

30、个集中荷载后为6.28-54.89-60.48=-109.09KNii 由图i Ver =0.952 >60.48+0.905 54.89=107.25KN过第1个集中荷载后为 107.25-54.89-60.48=-8.12KN过第 2个集中荷载后为-8.12-54.89-60.48=-123.49KNiii 由图iii Ver = -0.107 60.48+0.905 54.89=43.20KN过第1个集中荷载后为 43.2-54.89=-11.69KN过第2个集中荷载后为-11.69-54.89=-66.58KN第4跨i 由图iv VDr =0.095 0.48+1.286 54.

31、89=76.33KN过第1个集中荷载后为76.33-54.89=21.44KN过第2个集中荷载后为21.44-54.89=-33.45KNii 由图i VDr =0.143 >60.48+1.286 54.89=79.24KN过第1个集中荷载后为79.24-54.89=23.34KN过第2个集中荷载后为23.34-54.89=-30.54KNiii 由图iii VDr =1.155 60.48+1.286 54.89=140.44KN过第1个集中荷载后为 140.44-54.89-60.48=25.07KN过第2个集中荷载后为25.07-54.89-60.48=-90.3KN第1,3,4

32、跨有可变荷载,第2跨没有可变荷载的情况下,剪力值可参照图 iii .第2、4跨有可变荷载,1、3跨没有可变荷载,即图ii的情况下,剪力值可参照图i.所得剪力包络图见附图44、承载力计算1正截面受弯承载力跨内按T形截面计算,因h'f / h0 = 60/465=0.13>0.1,翼缘计算宽度按'l / 3 =5.4/3=1.8m和b+sn=0.4+5.4-0.4=5.4m 中较小确定,取 bf =1.8m.经判别,跨内截面均属于第一类T形截面.B支座边的弯矩设计值MB=MBmsx-V0b/2 = - 189.96+9.3 0虚=-188.1KN m.C支座边的弯矩设计值 M

33、 c= M Cmsx-V0b/ 2 =-150.02-43.20 0.2=-141.38KN m-.纵向受力钢筋除B、D支座截面为2排外,其余均为1排.主梁正截面受弯承载力的计算如表：截回1BC2弯矩设计值KN城164.25-188.1-141.38105.4-22.222 %=M/(%fcbh02)或 ,尸,',2、cts =M /(«1 fcbfh0)164.25 406-188.1 X106-141.38 父106105.4 X106-22.22 父1061 >14.3 X1800 X4652=0.0301 X14.3 X250 X4302=02851 X14.3 X250 X4652=0.1831 X14.3 X1800 X465 2=0.0191 X14.3 X250 X4652=0.029工=(1+Jl-2口 s)/20.9850.8280.8980.990.985As=M/( fyh0)996.121467.5940.5635.70134.7选配钢筋mm2线22+1亚22 (弯)As=114041t22 (弯) +曲14As=1673.92业22 (弯)+2曲 16As=1162斑22As =760住14As =153.92)斜截面受剪承载力验算截面尺寸：